JP4123082B2

JP4123082B2 - Multiple power converter

Info

Publication number: JP4123082B2
Application number: JP2003195445A
Authority: JP
Inventors: 浩一郎永田; 俊昭奥山; 佳稔秋田; 真立川; 治郎根本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-07-11
Filing date: 2003-07-11
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2023-07-11
Also published as: CN100477469C; CN1578094A; JP2005033903A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘導電動機や同期電動機などの多相負荷装置の制動運転を行うための多重電力変換装置に係わり、特に負荷装置の回生電力を抵抗で消費、または電源に回生する機能を付加した多重電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高圧（３／６ｋＶ）モータの可変速運転では、インバータの大容量化や出力波形改善のため、単相セルインバータを直列に接続した多重電力変換器が用いられている。従来技術の多重電力変換器は図１０に示すように、ダイオード整流器部２１と、平滑コンデンサ２２と、ＩＧＢＴ部２３とを備えた単相セルインバータ１１１、１１２、１１ｎを、ｎ個直列多重接続した電力変換器１１、１２、１３を各相の数だけ有する。交流電源１からの一定周波数の電圧を電源トランス２を介し、各相の電力変換器１１、１２、１３で任意の周波数任意の大きさの電圧に変換し、負荷の誘導電動機３に印加する。ここで、負荷に接続された多重電力変換器の端子を負荷側、負荷から最も遠い端子を反負荷側と定める。図１０に示すように、反負荷側は互いに中性点接続されている。
【０００３】
図１０に示す多重電力変換器では単相セルインバータ１１１、１１２、１１ｎがダイオード整流器を用いるため、負荷側からのエネルギーを回生できない。そこで、ダイオード整流器をＩＧＢＴ素子で置き換え、エネルギーの回生ができる多重電力変換装置が特許文献１に開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１０３７６６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような回生機能付の多重電力変換装置の場合、ダイオード整流器を用いた非回生多重電力変換装置に比べ、ＩＧＢＴ素子の数が２倍以上必要となったり、部品数の増加に伴う単相セルインバータの大型化や複雑化が生じる。
【０００６】
本発明は、小型、低コストで、誘導電動機の回生運転もしくは任意の減速運転が可能な多重電力変換装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の多重電力変換装置は、交流電源からの交流を可変電圧、可変周波数に変換する非回生型の単相セルインバータをｎ個（ｎは自然数）直列接続して一相分の多重電力変換器を構成し、この一相分の多重電力変換器を複数台用い、多重電力変換器の反負荷側を互いに接続した中性点と前記多相負荷装置の中性点を抵抗あるいは回生電力変換器を介して接続し、前記多重電力変換装置の出力電圧零相成分を制御して、回生電力を前記抵抗で消費したり電源側へ回生する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の詳細を図面を用いながら説明する。
【０００９】
（実施例１）
本実施例の多重電力変換装置について図１を用いて説明する。図１において、交流電源１からの三相交流電圧を電源トランス２で変圧し、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電力変換器１１、１２、１３を介して、負荷の誘導電動機３に任意の周波数、大きさの電圧を印加する。
【００１０】
なお、本発明は多相負荷装置として、誘導電動機だけでなく、同期電動機にも適用可能であるが、以下誘導電動機を負荷にした場合を例に説明する。本実施例では、電力半導体スイッチング素子としてＩＧＢＴを例に説明するが、パワーＭＯＳＦＥＴや、Ｊ−ＦＥＴ、バイポーラトランジスタを用いても良い。また、電力変換器１１、１２、１３が複数個の非回生型単相セルインバータを直列接続した場合を例に説明するが、本願発明は非回生型単相セルインバータが１個の場合にも同様に適用できる。
【００１１】
電力変換器１１、１２、１３は、ｎ個（ｎは自然数）の単相セルインバータ１１１、１１２、１１ｎを有し、各単相セルインバータ１１１、１１２、１１ｎは図２で示すようにダイオード整流器部２１と、平滑コンデンサ２２と、ＩＧＢＴ部２３とを備えた非回生電力変換器である。図１ではＵ相の電力変換器１１を詳細に示すが、Ｖ相の電力変換器１２、Ｗ相の電力変換器１３もＵ相の電力変換器１１と構造は同じであり、共に電源トランス２から電圧を入力し（接続線は省略）、誘導電動機３へ高電圧を印加する。
【００１２】
コントローラ部４によって各単相セルインバータ１１１、１１２、１１ｎのＩＧＢＴ部２３を制御し、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各電力変換器１１、１２、１３の出力電圧を制御する。本実施例では、三相の電力変換器１１、１２、１３の反負荷側の端子を互いに接続し、接続された中性点を、抵抗３１とスイッチ３２とを介して誘導電動機３の誘導電動機中性点３０と接続する。回生時にはコントローラ部４が、スイッチ３２をオンにし、抵抗３１で回生電力相当値を吸収し消費させるために必要な電流が流れるように、各電力変換器１１、１２、１３のスイッチング制御を行う。ここで、スイッチ３２は、例えばＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、Ｊ−ＦＥＴ、バイポーラトランジスタのような電力半導体素子や、リレー等の機械接点スイッチを用いることができる。
【００１３】
具体的な制御方法を図３を用いて説明する。コントローラ部４は図３に示すように、回生電力演算部３３と、零相電流指令演算部３４と、零相電圧指令演算部３５と、ゲートパルス生成部３６とを備えている。回生電力演算部３３は、電圧、電流検出値を入力し、回生電力を（数１）式を用いて演算する。
【００１４】
Ｐ＝３×（Ｖ_d×Ｉ_d＋Ｖ_q×Ｉ_q）（数１）
（数１）式で、Ｐは回生電力演算値、電圧Ｖ、電流Ｉの添え字ｄ、ｑは、電動機磁束方向成分をｄ、それに垂直な成分をｑとした値である。
【００１５】
零相電流指令演算部３４は、回生電力を全て抵抗３１で消費するように、抵抗３１を流れる電流（≡零相電流）の指令値を（数２）式を用いて演算する。
【００１６】
Ｉ^*＝√(Ｐ／Ｒ) （数２）
（数２）式で、Ｉ^* は零相電流指令値、Ｒは抵抗３１の抵抗値である。
【００１７】
また零相電圧指令演算部３５は、三相電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷの和から求めた零相電流と零相電流指令値との偏差を入力し、零相電圧指令を生成する。この零相電圧指令を交流電圧指令ＶＵ^*、ＶＶ^*、ＶＷ^* に加え、ゲートパルス生成部３６でＩＧＢＴ部２３を制御するゲートパルスを生成する。
【００１８】
このようにして抵抗３１の電圧を零相電圧指令値に比例して制御する。この時、零相電流は零相電流指令値に一致するよう制御され、回生電力を抵抗３１で全て消費する。このために、本実施例の多重電力変換装置では、負荷の電動機を素早く所望の速度に減速させたり停止させることができる。
【００１９】
零相電圧指令値は、例えば、電力変換器の出力電圧周波数の３倍の周波数（３次調波）成分や直流電圧として与えられるが、その大きさが零相電圧指令値に従い制御される。
【００２０】
また本実施例では誘導電動機３の回転速度の低下に伴い回生電力が低下し、零相電流が小さくなるため、抵抗消費電力を回生電力に見合う最小値にして、無用な電力消費を防止できるので、抵抗を小型にできる。
【００２１】
（実施例２）
本実施例について図４を用いて説明する。本実施例が実施例１と異なる部分について述べる。本実施例では電力変換器１１、１２、１３の負荷側出力端子に、中性点取出し用トランス３７を図４に示すように配置する。本実施例の中性点取出し用トランス３７は、電力変換器１１、１２、１３の個数に対応する数の巻線を備え、各巻線の一端を電力変換器１１、１２、１３の負荷側出力端子に接続し、各巻線の他端を共通に接続し中性点を取り出してある。このようにして取出した中性点と、三相の電力変換器１１、１２、１３の反負荷側の中性点とを、抵抗３１とスイッチ３２とを介して接続する。
【００２２】
本実施例の多重電力変換装置の回生時の動作は実施例１と同様である。本実施例では既設のモータなどで中性点が容易に取出せない場合であっても、中性点取出し用トランス３７を負荷と電力変換器１１、１２、１３との間に配置するだけで済み、実施例１と同様に抵抗消費電力を回生電力に見合う値にして、抵抗３１を小型にできる。
【００２３】
（実施例３）
本実施例について図５を用いて説明する。本実施例が実施例１と異なる部分について述べる。本実施例では、図５に示すように三相の電力変換器１１、１２、１３の反負荷側端子を互いに接続し、その接続中性点と誘導電動機３の誘導電動機中性点３０との間に、回生電力変換器４０を接続する。回生電力変換器４０はダイオード整流器部４１と、平滑コンデンサ４２と、ＩＧＢＴ部４３とを備える。
【００２４】
誘導電動機３から電力変換器１１、１２、１３側へ回生電力が発生した場合は、回生電力変換器４０を介して吸収した電力を電源トランス２側に回生する。本実施例でも実施例１と同様に、電力変換器１１、１２、１３の出力電圧の零相電圧を制御する。
【００２５】
また、非回生時は、回生電力変換器４０の平滑コンデンサ４２のコンデンサ電圧を、電力変換器１１、１２、１３と誘導電動機３の中性点電位差よりも高い値に設定して、回生電力変換器４０から電源トランス２側へ電流が流れないように制御する。
【００２６】
本実施例では回生電力を電源側へ回生することができ、また実施例１と同様に零相電流指令値に基づいて電力を回生するので、負荷の電動機を素早く所望の速度に減速させたり停止させることができる。
【００２７】
また、本実施例では、回生時の発熱量を小さくすることができ、回生電力変換器４０を小型化できる。なお、回生電力変換器４０は、図５に示すように一つで済むため、部品数や装置スペースを少なくすることができ、小型化できる。
【００２８】
（実施例４）
本実施例について図６を用いて説明する。本実施例が実施例３と異なる部分について述べる。本実施例では、図６に示すように電力変換器１１、１２、１３の負荷側出力端子に中性点取出し用トランス３７を配置する。中性点取出し用トランスの構成は実施例２と同様である。このようにして取出した中性点と、三相の電力変換器１１、１２、１３の反負荷側の中性点とに回生電力変換器４０を接続する。本実施例の多重電力変換装置の動作は実施例３の動作と同様である。
【００２９】
本実施例では既設のモータなどで中性点が容易に取出せない場合であっても、中性点取出し用トランス３７を負荷と電力変換器１１、１２、１３との間に配置するだけで済み、実施例３と同様に、部品数や装置スペースを少なくすることができ、小型化できる。
【００３０】
（実施例５）
本実施例について図７を用いて説明する。本実施例が実施例１と異なる部分について述べる。本実施例では、図７に示すように反負荷側の端子に回生電力変換器５０を設置する。回生電力変換器５０はダイオード整流器部５１と、スイッチ部５２と、放電阻止用ダイオード部５３と、平滑コンデンサ５４と、ＩＧＢＴ部５５とを備える。
【００３１】
本実施例では、誘導電動機３から電力変換器１１、１２、１３側へ回生電力が発生した場合、スイッチ部５２をオフ（非導通）とし、回生電力変換器５０を介して、電源トランス２に回生する。また回生時には、電力変換器１１、１２、１３の出力電圧制御により誘導電動機３からの回生電力を回生電力変換器５０側へ伝達する。なお、回生電力変換器５０のスイッチ部５２は、非回生時はオン（導通）とし、回生時にオフに制御され、このような動作ができる半導体素子であれば良く、例えば、ＩＧＢＴやパワーＭＯＳＦＥＴ、バイポーラトランジスタなどを用いることができる。
【００３２】
本実施例では、実施例３、実施例４と同様に、回生時には回生電力を電源トランス２に回生することができ、また回生電力変換器５０は一つで済むため、部品数や装置スペースが少なく、小型化できる。
【００３３】
（実施例６）
本実施例について図８を用いて説明する。本実施例が実施例５と異なる部分について述べる。本実施例では、図８に示すように、三相の電力変換器１１、１２、１３の反負荷側端子を、スイッチ部６１を介して接続する。また三相の電力変換器１１、１２、１３の反負荷側端子に、回生電力変換器５６を配置する。回生電力変換器５６はダイオード整流器部５１と、平滑コンデンサ５４と、ＩＧＢＴ部５５とを備える。
【００３４】
非回生時はスイッチ部６１をオン（図８で各相の電力変換器に接続したスイッチを全てオン。）にしておく。誘導電動機３から回生電力が発生した際は、スイッチ部６１をオフ（図８で各相の電力変換器に接続したスイッチを全てオフ。）にし、電力変換器１１、１２、１３のスイッチング制御により、回生電力変換器５６に回生電力を伝達し、電源トランス２に回生する。
【００３５】
なお、スイッチ部６１は、非回生時はオン、回生時にオフの動作ができれば、例えば、ＩＧＢＴやパワーＭＯＳＦＥＴ、バイポーラトランジスタなどの半導体素子や、リレーのような機械接点を用いることができる。本実施例では実施例５と同様に、回生時には回生電力を電源トランス２に回生することができ、また回生電力変換器５６は一つで済むため、部品数や装置スペースが少なく、小型化できる。
【００３６】
（実施例７）
本実施例について図９を用いて説明する。本実施例が実施例５と異なる部分について述べる。本実施例の電力変換装置は、図９に示すように、三相の電力変換器１１、１２、１３の反負荷側端子を、スイッチ部７１を介して接続し、さらに各相に抵抗７２ａ、７２ｂ、７２ｃを設置する。
【００３７】
非回生時には、スイッチ部７１は全てオンにしておく。回生時はスイッチ部７１を全てオフにし、電力変換器１１、１２、１３のスイッチング制御により、スイッチ部７１側に回生電力を伝達し、各相の抵抗７２ａ、７２ｂ、７２ｃで回生電力を消費させる。
【００３８】
本実施例では、誘導電動機の中性点取出しは不要である。またスイッチ部７１の代わりに、各抵抗に並列にスイッチを設けても良い。これらのスイッチは例えば、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ、Ｊ−ＦＥＴ、バイポーラトランジスタなどの半導体素子や、リレーのような機械接点を用いることができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、非回生型電力変換器において、小型、低コストで、誘導電動機や同期電動機などの多相負荷装置の回生電力を抵抗で消費、あるいは電源に回生して、電動機の制動減速が速やかにできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の電力変換装置の構成図である。
【図２】実施例１の電力変換器の単相セルインバータの説明図である。
【図３】実施例１の電力変換器のコントローラ部の説明図である。
【図４】実施例２の電力変換装置の構成図である。
【図５】実施例３の電力変換装置の構成図である。
【図６】実施例４の電力変換装置の構成図である。
【図７】実施例５の電力変換装置の構成図である。
【図８】実施例６の電力変換装置の構成図である。
【図９】実施例７の電力変換装置の構成図である。
【図１０】従来技術の電力変換装置の構成図である。
【符号の説明】
１…交流電源、２…電源トランス、３…誘導電動機、４…コントローラ部、１１、１２、１３…電力変換器、２１…ダイオード整流器部、２２、４２、５４…平滑コンデンサ、２３、４３、５５…ＩＧＢＴ部、３０…誘導電動機中性点、３１、７２ａ、７２ｂ、７２ｃ…抵抗、３２…スイッチ、３３…回生電力演算部、３４…零相電流指令演算部、３５…零相電圧指令演算部、３６…ゲートパルス生成部、３７…中性点取出し用トランス、４０、５０、５６…回生電力変換器、４１、５１…ダイオード整流器部、５２、６１、７１…スイッチ部、５３…放電阻止用ダイオード部、１１１、１１２、１１ｎ…単相セルインバータ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a multiple power conversion device for performing a braking operation of a multiphase load device such as an induction motor or a synchronous motor, and in particular, a multiple power adding a function of consuming regenerative power of a load device with a resistor or regenerating to a power source. The present invention relates to a power conversion device.
[0002]
[Prior art]
In variable speed operation of a high voltage (3/6 kV) motor, a multiple power converter in which single-phase cell inverters are connected in series is used to increase the capacity of the inverter and improve the output waveform. As shown in FIG. 10, the prior art multiple power converter has n single-phase cell inverters 111, 112, and 11n each including a diode rectifier unit 21, a smoothing capacitor 22, and an IGBT unit 23 connected in series. There are as many power converters 11, 12, 13 as the number of each phase. A voltage having a constant frequency from the AC power source 1 is converted into a voltage having an arbitrary frequency and an arbitrary magnitude by the power converters 11, 12, and 13 of each phase via the power transformer 2, and applied to the induction motor 3 of the load. Here, the terminal of the multiple power converter connected to the load is defined as the load side, and the terminal farthest from the load is defined as the anti-load side. As shown in FIG. 10, the anti-load sides are connected to each other at a neutral point.
[0003]
In the multiple power converter shown in FIG. 10, since the single-phase cell inverters 111, 112, and 11n use diode rectifiers, energy from the load side cannot be regenerated. Therefore, Patent Document 1 discloses a multiple power conversion device in which a diode rectifier is replaced with an IGBT element and energy can be regenerated.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-103766
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of such a multiple power conversion device with a regenerative function, the number of IGBT elements is more than twice that of a non-regenerative multiple power conversion device using a diode rectifier, or the number of parts is increased. The size and complexity of the phase cell inverter are increased.
[0006]
An object of the present invention is to provide a multiple power conversion device that is small in size and low in cost and capable of performing regenerative operation or arbitrary deceleration operation of an induction motor.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The multiple power conversion device of the present invention is a multiple power conversion for one phase by serially connecting n (n is a natural number) non-regenerative type single-phase cell inverters that convert AC from an AC power source into variable voltage and variable frequency. A multipoint power converter is used, and a plurality of multiple power converters for one phase are used. And connecting the power source through the converter to control the zero-phase component of the output voltage of the multiple power converter so that regenerative power is consumed by the resistor or regenerated to the power source side.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The details of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0009]
(Example 1)
The multiple power conversion device of the present embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 1, a three-phase AC voltage from an AC power source 1 is transformed by a power transformer 2, and an arbitrary load induction motor 3 is connected to U-phase, V-phase, and W-phase power converters 11, 12, and 13. Apply a voltage of frequency and magnitude.
[0010]
The present invention can be applied not only to an induction motor but also to a synchronous motor as a multiphase load device. Hereinafter, a case where an induction motor is used as a load will be described as an example. In this embodiment, an IGBT is described as an example of a power semiconductor switching element, but a power MOSFET, J-FET, or bipolar transistor may be used. Moreover, although the case where the power converters 11, 12, and 13 connect a plurality of non-regenerative single-phase cell inverters in series will be described as an example, the present invention also applies to the case where there is one non-regenerative single-phase cell inverter. The same applies.
[0011]
The power converters 11, 12, 13 have n (n is a natural number) single-phase cell inverters 111, 112, 11n, and each single-phase cell inverter 111, 112, 11n is a diode rectifier as shown in FIG. This is a non-regenerative power converter including a unit 21, a smoothing capacitor 22, and an IGBT unit 23. Although FIG. 1 shows the U-phase power converter 11 in detail, the V-phase power converter 12 and the W-phase power converter 13 have the same structure as the U-phase power converter 11, and the power transformer 2 The voltage is input from (connection line is omitted), and a high voltage is applied to the induction motor 3.
[0012]
The controller unit 4 controls the IGBT units 23 of the single-phase cell inverters 111, 112, and 11n, and controls the output voltages of the U-phase, V-phase, and W-phase power converters 11, 12, and 13, respectively. In this embodiment, the terminals on the anti-load side of the three-phase power converters 11, 12, 13 are connected to each other, and the connected neutral point is connected to the induction motor 3 of the induction motor 3 via the resistor 31 and the switch 32. Connect to neutral point 30. During regeneration, the controller unit 4 turns on the switch 32 and performs switching control of the power converters 11, 12, and 13 so that a current necessary for absorbing and consuming the regenerated power equivalent value by the resistor 31 flows. Here, the switch 32 may be a power semiconductor element such as an IGBT, MOSFET, J-FET, or bipolar transistor, or a mechanical contact switch such as a relay.
[0013]
A specific control method will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, the controller unit 4 includes a regenerative power calculation unit 33, a zero phase current command calculation unit 34, a zero phase voltage command calculation unit 35, and a gate pulse generation unit 36. The regenerative power calculation unit 33 inputs a voltage and a current detection value, and calculates the regenerative power using Equation (1).
[0014]
P = 3 × (V _d × I _d + V _q × I _q ) (Equation 1)
In Equation (1), P is a regenerative power calculation value, subscripts d and q of voltage V and current I are values where d is a motor magnetic flux direction component and q is a component perpendicular thereto.
[0015]
The zero-phase current command calculation unit 34 calculates the command value of the current flowing through the resistor 31 (≡zero-phase current) using the equation (2) so that all regenerative power is consumed by the resistor 31.
[0016]
I ^* = √ (P / R) (Equation 2)
In Equation (2), I ^* is a zero-phase current command value, and R is a resistance value of the resistor 31.
[0017]
The zero-phase voltage command calculation unit 35 inputs a deviation between the zero-phase current and the zero-phase current command value obtained from the sum of the three-phase currents IU, IV, and IW, and generates a zero-phase voltage command. The zero-phase voltage command is added to the AC voltage commands VU ^* , VV ^* , and VW ^* , and the gate pulse generator 36 generates a gate pulse for controlling the IGBT unit 23.
[0018]
In this way, the voltage of the resistor 31 is controlled in proportion to the zero-phase voltage command value. At this time, the zero-phase current is controlled so as to coincide with the zero-phase current command value, and all the regenerative power is consumed by the resistor 31. For this reason, in the multiple power converter of the present embodiment, the electric motor of the load can be quickly decelerated to a desired speed or stopped.
[0019]
The zero-phase voltage command value is given, for example, as a frequency (third harmonic) component or a DC voltage that is three times the output voltage frequency of the power converter, and its magnitude is controlled according to the zero-phase voltage command value.
[0020]
Further, in this embodiment, the regenerative power decreases as the rotation speed of the induction motor 3 decreases, and the zero-phase current decreases. Therefore, the resistance power consumption can be minimized to prevent unnecessary power consumption. The resistance can be reduced.
[0021]
(Example 2)
This embodiment will be described with reference to FIG. The difference between the present embodiment and the first embodiment will be described. In the present embodiment, a neutral point extraction transformer 37 is arranged at the load side output terminals of the power converters 11, 12, 13 as shown in FIG. The neutral point extraction transformer 37 of this embodiment includes a number of windings corresponding to the number of the power converters 11, 12, and 13, and one end of each winding is the load side output of the power converters 11, 12, and 13. Connected to the terminal, the other end of each winding is connected in common and the neutral point is taken out. The neutral point thus taken out and the neutral point on the anti-load side of the three-phase power converters 11, 12, 13 are connected via a resistor 31 and a switch 32.
[0022]
The operation at the time of regeneration of the multiple power conversion device of this embodiment is the same as that of the first embodiment. In this embodiment, even if the neutral point cannot be easily taken out by an existing motor or the like, it is only necessary to arrange the neutral point taking-out transformer 37 between the load and the power converters 11, 12, and 13. As in the first embodiment, the resistance power consumption is set to a value commensurate with the regenerative power, and the resistance 31 can be made small.
[0023]
(Example 3)
This embodiment will be described with reference to FIG. The difference between the present embodiment and the first embodiment will be described. In this embodiment, as shown in FIG. 5, the anti-load side terminals of the three-phase power converters 11, 12, 13 are connected to each other, and the connection neutral point and the induction motor neutral point 30 of the induction motor 3 In the meantime, the regenerative power converter 40 is connected. The regenerative power converter 40 includes a diode rectifier unit 41, a smoothing capacitor 42, and an IGBT unit 43.
[0024]
When regenerative power is generated from the induction motor 3 to the power converters 11, 12, and 13, the power absorbed through the regenerative power converter 40 is regenerated to the power transformer 2 side. In the present embodiment, similarly to the first embodiment, the zero-phase voltage of the output voltage of the power converters 11, 12, and 13 is controlled.
[0025]
During non-regeneration, the capacitor voltage of the smoothing capacitor 42 of the regenerative power converter 40 is set to a value higher than the neutral point potential difference between the power converters 11, 12, 13 and the induction motor 3, and regenerative power conversion is performed. Control is performed so that no current flows from the device 40 to the power transformer 2 side.
[0026]
In this embodiment, the regenerative power can be regenerated to the power source side, and the power is regenerated based on the zero-phase current command value as in the first embodiment, so that the load motor can be quickly decelerated to a desired speed or stopped. Can be made.
[0027]
In the present embodiment, the amount of heat generated during regeneration can be reduced, and the regenerative power converter 40 can be reduced in size. Since only one regenerative power converter 40 is required as shown in FIG. 5, the number of parts and the device space can be reduced, and the size can be reduced.
[0028]
Example 4
This embodiment will be described with reference to FIG. The difference between the present embodiment and the third embodiment will be described. In this embodiment, as shown in FIG. 6, a neutral point extraction transformer 37 is arranged at the load side output terminals of the power converters 11, 12, and 13. The configuration of the neutral point extraction transformer is the same as that of the second embodiment. The regenerative power converter 40 is connected to the neutral point thus taken out and the neutral point on the anti-load side of the three-phase power converters 11, 12, 13. The operation of the multiple power conversion device of this embodiment is the same as that of the third embodiment.
[0029]
In this embodiment, even if the neutral point cannot be easily taken out by an existing motor or the like, it is only necessary to arrange the neutral point taking-out transformer 37 between the load and the power converters 11, 12, and 13. As in the third embodiment, the number of parts and the device space can be reduced and the size can be reduced.
[0030]
(Example 5)
This embodiment will be described with reference to FIG. The difference between the present embodiment and the first embodiment will be described. In the present embodiment, as shown in FIG. 7, a regenerative power converter 50 is installed at the terminal on the non-load side. The regenerative power converter 50 includes a diode rectifier unit 51, a switch unit 52, a discharge prevention diode unit 53, a smoothing capacitor 54, and an IGBT unit 55.
[0031]
In this embodiment, when regenerative power is generated from the induction motor 3 to the power converters 11, 12, and 13, the switch unit 52 is turned off (non-conduction), and the power transformer 2 is connected via the regenerative power converter 50. Regenerate. At the time of regeneration, the regenerative power from the induction motor 3 is transmitted to the regenerative power converter 50 side by output voltage control of the power converters 11, 12, 13. Note that the switch unit 52 of the regenerative power converter 50 may be a semiconductor element that is on (conducting) during non-regeneration and is controlled to be off during regeneration and can perform such an operation. For example, an IGBT, a power MOSFET, A bipolar transistor or the like can be used.
[0032]
In the present embodiment, similar to the third and fourth embodiments, the regenerative power can be regenerated to the power transformer 2 at the time of regeneration, and only one regenerative power converter 50 is required. Less and can be downsized.
[0033]
(Example 6)
This embodiment will be described with reference to FIG. The difference between the present embodiment and the fifth embodiment will be described. In the present embodiment, as shown in FIG. 8, the anti-load side terminals of the three-phase power converters 11, 12, and 13 are connected via a switch unit 61. In addition, a regenerative power converter 56 is disposed on the anti-load side terminals of the three-phase power converters 11, 12, and 13. The regenerative power converter 56 includes a diode rectifier unit 51, a smoothing capacitor 54, and an IGBT unit 55.
[0034]
At the time of non-regeneration, the switch unit 61 is turned on (all switches connected to the power converters of each phase in FIG. 8 are turned on). When regenerative power is generated from the induction motor 3, the switch unit 61 is turned off (all the switches connected to the power converters of each phase in FIG. 8 are turned off), and the switching control of the power converters 11, 12, 13 is performed. The regenerative power is transmitted to the regenerative power converter 56 and regenerated to the power transformer 2.
[0035]
Note that the switch unit 61 can use, for example, a semiconductor element such as an IGBT, a power MOSFET, or a bipolar transistor, or a mechanical contact such as a relay as long as it can be turned on during non-regeneration and turned off during regeneration. In the present embodiment, similar to the fifth embodiment, regenerative power can be regenerated to the power transformer 2 during regeneration, and only one regenerative power converter 56 is required. .
[0036]
(Example 7)
This embodiment will be described with reference to FIG. The difference between the present embodiment and the fifth embodiment will be described. As shown in FIG. 9, the power conversion device of the present embodiment connects the anti-load side terminals of the three-phase power converters 11, 12, and 13 through the switch unit 71, and further, a resistor 72 a, 72b and 72c are installed.
[0037]
At the time of non-regeneration, all the switch units 71 are turned on. At the time of regeneration, all the switch units 71 are turned off, and the regenerative power is transmitted to the switch unit 71 side by switching control of the power converters 11, 12, 13, and the regenerative power is consumed by the resistors 72a, 72b, 72c of each phase. .
[0038]
In this embodiment, neutral point extraction of the induction motor is not necessary. Instead of the switch unit 71, a switch may be provided in parallel with each resistor. These switches can use, for example, semiconductor elements such as IGBTs, MOSFETs, J-FETs, and bipolar transistors, and mechanical contacts such as relays.
[0039]
【The invention's effect】
According to the present invention, in a non-regenerative type power converter, the braking and deceleration of the motor can be performed at a small size and at a low cost by consuming the regenerative power of a multiphase load device such as an induction motor or a synchronous motor with resistance or regenerating to a power source. Can be done quickly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a power conversion apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a single-phase cell inverter of the power converter according to the first embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a controller unit of the power converter according to the first embodiment.
FIG. 4 is a configuration diagram of a power conversion device according to a second embodiment.
FIG. 5 is a configuration diagram of a power conversion apparatus according to a third embodiment.
FIG. 6 is a configuration diagram of a power conversion device according to a fourth embodiment.
FIG. 7 is a configuration diagram of a power conversion device according to a fifth embodiment.
FIG. 8 is a configuration diagram of a power conversion device according to a sixth embodiment.
FIG. 9 is a configuration diagram of a power conversion device according to a seventh embodiment.
FIG. 10 is a configuration diagram of a conventional power converter.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... AC power supply, 2 ... Power supply transformer, 3 ... Induction motor, 4 ... Controller part, 11, 12, 13 ... Power converter, 21 ... Diode rectifier part, 22, 42, 54 ... Smoothing capacitor, 23, 43, 55 ... IGBT section, 30 ... Induction motor neutral point, 31, 72a, 72b, 72c ... Resistance, 32 ... Switch, 33 ... Regenerative power calculation section, 34 ... Zero phase current command calculation section, 35 ... Zero phase voltage command calculation section , 36... Gate pulse generation unit, 37... Neutral point extracting transformer, 40, 50, 56. Regenerative power converter, 41 and 51... Diode rectifier unit, 52, 61, 71. Diode part, 111, 112, 11n ... single phase cell inverter.

Claims

Multiple power conversion apparatus comprising a plurality of multiple power converters in which n (n is a natural number) series-connected non-regenerative type single-phase cell inverters that convert power from an AC power source into variable voltage and variable frequency multi-phase AC In
A multiplex power characterized by comprising a regenerative power absorption unit having one end connected to a neutral point where the anti-load sides of the multiplex power converter are connected to each other and the other end connected to a neutral point of the polyphase load device. Power conversion device.

The multiplex power conversion device according to claim 1, further comprising a control unit that controls a zero-phase voltage of an output of the multiplex power conversion device to control power absorbed by the regenerative power absorption unit. Conversion device.

The multiplex power converter according to claim 1, wherein the regenerative power absorber includes a resistor and a switch connected in series to the resistor.

The multiplex power converter according to claim 1, wherein the regenerative power absorption unit is a regenerative power converter.

5. The multiple power conversion device according to claim 4, wherein the regenerative power converter includes a diode rectifier, a smoothing capacitor, and an inverter unit.

Multiple power conversion apparatus comprising a plurality of multiple power converters in which n (n is a natural number) series-connected non-regenerative type single-phase cell inverters that convert power from an AC power source into variable voltage and variable frequency multi-phase AC In
One end is connected to a neutral point where the opposite load sides of the multiple power converter are connected to each other, and the other end is connected to the neutral point of the neutral point extraction transformer arranged on the load side of the multiple power converter. A multiple power conversion device comprising a regenerative power absorption unit.

7. The multiple power conversion device according to claim 6, further comprising a control unit that controls a zero-phase voltage of an output of the multiple power conversion device to control power absorbed by the regenerative power absorption unit. Conversion device.

7. The multiple power conversion device according to claim 6, wherein the regenerative power absorption unit includes a resistor and a switch connected in series to the resistor.

7. The multiple power conversion device according to claim 6, wherein the regenerative power absorption unit is a regenerative power converter.

The multiple power conversion device according to claim 9, wherein the regenerative power converter includes a diode rectifier, a smoothing capacitor, and an inverter unit.

Multiple power conversion apparatus comprising a plurality of multiple power converters in which n (n is a natural number) series-connected non-regenerative type single-phase cell inverters that convert power from an AC power source into variable voltage and variable frequency multi-phase AC In
A regenerative power absorption unit connected to each anti-load side of the multiple power converters,
The regenerative power absorption unit includes a resistor having one end connected to each output terminal on the opposite load side and the other end connected to each other.

12. The multiple power conversion device according to claim 11 , wherein a switch is disposed between each of the output terminals on the opposite load side.

12. The multiple power conversion device according to claim 11 , wherein a switch is connected in parallel to each of the resistors.